无人机应用于建筑业 具有无法估量的价值

2022-10-19 11:20 预制建筑网

在过去几年中,无人机已成为最引人注目的建筑应用趋势之一。他们的数据收集能力使其成为可行的工具,提供从现场安全到远程监控的各种优势。

特别是,无人机技术的优势彻底改变了整个项目的生命周期。操纵无人机照片,视频和图像以确定项目范围,跟踪建筑进度并提供实时更新。随着行业的发展和建设项目变得更加复杂,建筑中的无人机将继续提升。

建筑无人机的类型

虽然有许多类型的无人机,但商用无人机是建筑中使用的标准。有些型号是固定翼,而其他型号有旋翼机,它们之间的主要区别在于它们的设计和使用。凭借其类似飞机的设计,固定翼无人机可以在固定路径上滑行并到达更高的高度,从而有效地绘制地形图并测量更远的距离。但是,固定无人机只能向前飞。对于更近距离的空中检查和摄影,旋翼无人机是更好的选择,因为它们易于控制,并且它们的空气动力学设计允许它们悬停并保持稳定。

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大疆重新定义小型行业无人机“御3行业版M3E”,配备机械快门广角相机、56 倍变焦相机及 RTK 模块,支持高精度高效作业。

无人机的主要特点:

无人机配备摄像头,GPS定位装置,热传感器和红外传感器,可以捕获建筑工地上的关键数据。他们收集的信息可以通过无人机软件发送到计算机,允许用户分析,解释和数据。这些功能使建筑项目更加高效,建设项目得到更好的管理,检查更加彻底。

2020年全球无人机市场规模约为 220亿美元,2025 年有望达到 430 亿美元,亚洲作为全球最大的无人机市场,2025 年市场规模预计接近 180 亿美元。

无人机,你已经听说过他们并且到处都看过他们。无论是在房间内飞行还是捕捉独特的空中镜头,无人机都能提供广泛的可能性和应用。

民用无人机行业在2010年前后发力,特别是消费类无人机经过2014-2017的爆炸式发展以后,带动了民用其他行业和专业无人机的发展。

根据德国一家专做商业无人机市场调研的机构Drone Industry Insights(以下简称IDC)的数据,2020年全球无人机市场规模约为 220亿美元,2025 年有望达到 430 亿美元,亚洲作为全球最大的无人机市场,2025 年市场规模预计接近 180 亿美元。

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全球无人机市场规模预期(单位:十亿美元)

一、无人机将如何改变建筑业?

众所周知,建筑工程行业因其自身的复杂性,在规划、协作、以及沟通等方面存在严重问题。目前建筑行业正处于信息化技术和产品应用普及的时代。随着相关信息化新技术和产品在建筑行业的广泛应用推广,CIM、BIM、物联网设备、无人机和其他尖端技术在建筑公司中越来越受青睐。

已经有越来越多建筑项目应用到无人机甚至高危施工作业由无人机来替代。无人机在建筑行业的应用价值前景巨大。

从方案前期的现场勘测与实景采集,到施工阶段现场实时监控,甚至是楼宇设施运维阶段外幕墙监测,凭借其实时数据记录和独特的空中优势,无人机可以提高效率,降低成本并简化工作流程。

建筑业作为我国传统,且在国民经济中占重要地位的行业,因其建筑施工周期长,资源消耗量大,施工现场:人、建筑材料、运输车辆、机械、施工工艺、工序、方法、环境繁杂,建筑产品体积庞大等原因,导致该行业能耗巨大、效率相对较低的现实。

无人机在建筑业的应用,既有利于提高工程施工质量、加快施工进度、减少部分劳动力成本的支出,又顺应了建筑行业信息化、工业化、智能化的发展。


二、无人机航拍在施工现场应用

在项目前期策划方面的应用

通过无人机航拍技术应用来快速获取项目周边的交通的组织情况和项目场区的地形、地貌情况。对于前期项目的现场平面布置策划提供有效直观的数据依据。与此同时通过航拍图反映的地形地貌的分析,来合理的组织劳动力和机械设备,对于工作效率的提升有很大的帮助。

依靠配备大量的管理人员来提高项目管理效率,已不能满足大型和部分中型项目的管理需求。由于项目日常信息的集成快慢是决定项目能否顺利达到要求工期的关键因素。在超大型项目中,利用传统项目管理方式获取现场信息,无法快速有效精确地反映现场实际情况,而且耗时长、管理效率低、形象进度反映不直观。相比于传统的项目管理方式,利用无人机图像获取技术和图像处理技术进行项目管理具有其难以比拟的特点:

(1)能够快速地获取整个施工现场的进度及劳动力配置情况。

(2)通过后期的图像软件处理能够快速的从图像中获取具体区位的进度情况,科学地进行资源的配置部署。

(3)利用高分辨率摄影像,可以直观地查看现场的安全文明和环境保护情况。

(4)使用无人机航拍图片处理成全景图片上传全景云平台,可以比较全面地展示企业和工程形象。

施工过程管理

建筑施工现场无人机应用依托无人机平台、实时监测系统、信息系统。根据现场管理需求,设置实时监测,获取监测视频、音频信息,通过信息存储到数据服务器,然后进行判断运算,为现场管理人员提供管理决策建议,可通过移动终端申请访问数据库,调取历史施工现场信息。连接报警装置,针对性发出警报。

具体可以应用在安全管理、进度管理、质量管理、文明施工及形象宣传、施工前准备工作、现场测量、新技术联合等工作中。

(一) 安全管理

现场安全管理涉及人和物两个方面。“以人为本”的安全在各建筑施工管理过程中是非常重要的。无人机主要通过:施工人员是否正确佩戴安全装备,及人员所处位置判断施工人员安全,并作出安全警示。

(二) 进度管理

通过无人机的摄像功能,按照一定的时间安排,拍摄现场施工情况,识别现场当前形态进度;通过对比图像的前后变化判断现场人员工作状态,分析施工现场的窝工情况,从而适当调整劳动人员配置,优化现场施工结构。

(三) 文明施工及形象宣传

通过无人机摄像,检查施工现场是否干净整洁,是否符合文明施工要求。对拍摄的图片和视频进行整理后可以用于项目或者公司的形象宣传使用。

(四) 前期准备工作

无人机航拍和图像导航定位技术结合,可以辅助进行测量放线、场地平整、道路规划等工作。

(五) 新技术联合应用

无人机技术和BIM技术结合,通过无人机的拍摄影像,详细记录建筑的生命周期。

此外,作为一款智能硬件设备,无人机自身的技术迭代也发展迅速。

无人机在建筑中的8种应用:

凭借其实时数据记录和独特的空中优势,无人机可以提高效率,降低成本并简化工作流程。以下是无人机在建筑中使用的一些方法。

1.地形测绘和土地调查

在规划复杂的大型建筑项目时,咨询地形图是必不可少的。他们可以揭示不适合地形的设计中的代价高昂的错误。虽然地形图很有用,但它们很昂贵并且需要花费大量时间来制作。因此,在作业开始时并不总是更新地图。

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地形测绘和土地调查(图源 | big rentz)

能够由于绘制大量土地的能力,无人机可以大幅减少可视化场地地形的时间。这不仅可以确保项目按计划按预算进行,还可以确保项目启动前的准确性。发送此信息有助于确定可行性并协助设计。

此外,无人机产生的高分辨率图像可以被操纵成3D模型,对周边建筑物进行 DLG(Digital Line Graphic)线绘制,将空间信息矢量化,从而可以确定施工前的挑战和示波器中的现场错误,从长远来看节省时间和金钱。

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2. 工程地图标注和测量


对于承建商来说,专业的测绘图例可能并不在他们的专业知识范畴里。他们可能更关注工程执行层面的事情,这时往工地全景地图上添加具备「提醒」作用的标注显然更实用,这些标注的形式包括文字、数值、线段、多边形等,可让承建商团队更直观地识别工地上的不同区域的进度优先级和注意事项。

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在施工过程中,通过工地全景地图发现有施工质量不理想的区域(比如在不适当的位置浇筑水泥,铺设管道等),也可以及时标注和安排改善工作。

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计算土方量变化

记录不同施工阶段的土方量变化,有助于更精确地把握工程进度。在施工的不同时期,让无人机在工地上方按照特定航线和高度飞行并获取航拍影像,其后使用建模软件生成该区域的 DSM(数字表面模型 Digtal Surface Model),然后通过两个时期的 DSM 的差异计算出工地范围内土方量的变化。值得注意的是,在没有地面控制点的情况下,使用无人机对同一区域进行多次测量,误差是不能避免的,所以在进行 DSM 体积差计算前,需要对两时期的 DSM 数据进行平面(正射影像)校准来减少误差的影响。

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土石方开挖与回填工程的造价与结算常引起争议与纠纷,基于同样的原理,我们可以利用无人机采集数据和软件建模,直观有效地开展土石方的挖运分析与核算,让土方平衡计算更精确、精细,节省解决争议的时间,这对项目的成本管控发挥着重要的作用。



3.设备跟踪和自动化

每个项目经理都面临着一个问题-记忆每个工地的设备位置。通常涉及大量冗长的电子表格,很快就会变成Excel噩梦(除非你有租赁管理技术)。

使用无人机,同一位经理可以飞越并快速评估设备是否在需要的位置。他们还可以快速识别是否仍有现场应该终止的设备,从而避免了昂贵的意外延期费用。

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设备跟踪和自动化(图源 | big rentz)

经常出现的另一个问题是设备出现故障。无人机的录制功能可用于远程访问正在发生的问题,并提供有助于沟通问题的可视化表示。记录数据可以很容易地发送给设备租赁公司的维修技术人员,以便在他们进入工作现场之前进行更快,更准确的诊断。

4.远程监控和进度报告

无人机在建筑中的另一个重要特征是它可以给客户带来的可见性。无人机可以产生令人印象深刻的航拍视图,让客户掌握项目的进展情况,特别是当客户无法亲自到达现场时,这有助于他们确信他们的支出得到了有效利用。

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结构检查和摄影(图源 | big rentz)

通过高程数据表达地面地形的 DEM(数字高程模型 Digital Elevation Model)也开始应用于建筑项目中。开发商团队可以把建筑项目的 DEM 跟该项目的设计高程(即工程设计中对某点所要求达到的高程)进行对比,如下图:

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在此图例中,绿色代表实际项目的高程符合设计高程,偏蓝代表低于设计高程,偏红则代表超出设计高程。开发商可以根据这样的对比图来评估承建商的工程进度,并根据进度差异作出适当的调整决策。

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远程监控和进度报告(图源 | big rentz)


除了客户端通信,无人机还可以改善团队内部协作。在天桥期间,无人机可以向您的软件发送信息。设计团队,工程师,施工经理,工人和所有者可以同时访问数据,跟踪项目,并发现可能发生的任何错误。无人机还可以在需要它们的情况下创建有价值的文档跟踪。

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5.安全监督

如果一个吊臂升降机或挖掘机被盗,可能会让您失去数十或数十万美元。据Capterra称,每年有超过3亿美元的建筑工地从工地被盗,其中不到25%被收回。因此,设备安全是管理工作的一个非常重要的组成部分。

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人员安全(图源 | big rentz)

无人机管理平台可以执行工地巡查并快速查看设备是否位于足够安全的位置。监控摄像头还可用于查看工地上是否有未经授权的个人。这样在事故发生之前就能避免损坏或被盗。

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广州超过1300个建筑工地将全覆盖无人机巡查 ,运用高科技手段巡查工地各类违规问题。

6.人员安全

工人安全是许多建筑公司的首要任务之一。特别是,跌倒占工人死亡人数的39%。在进行手动测量时,工人通常必须爬到不稳定的高度并在危险条件下测量。无人机可以在这些情况下取代工人,并减轻施工人员在现场面临的风险。

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安全监督(图源 | big rentz)

施工经理还可以使用无人机摄像机监控施工现场的安全问题,确保工人得到安保装备,并且没有任何结构和设备松动或不稳定,可能会伤害工人。

7.结构检查和摄影

更换重型机械和庞大的脚手架,无人机可以提供重要的检查。它们可以在结构周围飞行以检查稳定性和精细细节,并采用高分辨率图像进行分析。热传感器可以检测热泄漏,冷点和任何电气问题。从长远来看,这种级别的质量保证有助于客户关系。

无人机还可用于大型结构的计划维护,如桥梁,塔楼,屋顶和脚手架。需要整个测量师团队完成的任务只需要几个小时与无人机操作员。

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上海引入“5G+无人机”保护历史建筑,工作人员正在操纵无人机围绕和平饭店外墙进行检测。

虽然建筑中的无人机并不是新的,但建筑公司正以比以往更快的速度采用它们。无论是用于进行土地调查还是用于跟踪设备,无人机已被证明对该领域具有无法估量的价值。

无人机还对建筑全生命周期有直接的好处。它们的能力使它们能够削减成本,时间,风险和劳动力,同时改善工作流程,准确性,沟通和效率。所有这些都使我们在建设项目时更有信心和更确定。

8 无人机在BIM中应用

BIM(Building Information Modeling),建筑信息模型,被定义成由完全和充足信息构成以支持生命周期管理,并可由电脑应用程序直接解释的建筑或建筑工程信息模型。简言之,即数字技术支撑的对建筑环境的全生命周期管理

无人机数据及“BIM+GIS”越发火热的今天,已经在建筑行业蔓延,逐渐取代复杂人工,做到微小化与自动化,改变了许多传统的工作模式,可以对整个施工过程进行全生命周期的采集、储存、显示、运算、分析和运营管理。这样既有利于整体规划、提高工程施工质量、加快施工进度、节约劳动力和成本支出,又顺应了建筑行业信息化、工业化、智能化的发展形势。

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